EP2938767B1 - Rotationsflechtmaschine - Google Patents

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EP2938767B1
EP2938767B1 EP13807935.5A EP13807935A EP2938767B1 EP 2938767 B1 EP2938767 B1 EP 2938767B1 EP 13807935 A EP13807935 A EP 13807935A EP 2938767 B1 EP2938767 B1 EP 2938767B1
Authority
EP
European Patent Office
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coil
coil carrier
around
braiding machine
strand
Prior art date
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Active
Application number
EP13807935.5A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP2938767A1 (de
Inventor
Hubert Reinisch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Niehoff GmbH and Co KG
Original Assignee
Maschinenfabrik Niehoff GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Niehoff GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Niehoff GmbH and Co KG
Publication of EP2938767A1 publication Critical patent/EP2938767A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2938767B1 publication Critical patent/EP2938767B1/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04C—BRAIDING OR MANUFACTURE OF LACE, INCLUDING BOBBIN-NET OR CARBONISED LACE; BRAIDING MACHINES; BRAID; LACE
    • D04C3/00—Braiding or lacing machines
    • D04C3/40—Braiding or lacing machines for making tubular braids by circulating strand supplies around braiding centre at equal distances
    • D04C3/46—Braiding or lacing machines for making tubular braids by circulating strand supplies around braiding centre at equal distances with thread carriers supported on rolls
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04C—BRAIDING OR MANUFACTURE OF LACE, INCLUDING BOBBIN-NET OR CARBONISED LACE; BRAIDING MACHINES; BRAID; LACE
    • D04C3/00—Braiding or lacing machines
    • D04C3/40—Braiding or lacing machines for making tubular braids by circulating strand supplies around braiding centre at equal distances
    • D04C3/42—Braiding or lacing machines for making tubular braids by circulating strand supplies around braiding centre at equal distances with means for forming sheds by controlling guides for individual threads
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04C—BRAIDING OR MANUFACTURE OF LACE, INCLUDING BOBBIN-NET OR CARBONISED LACE; BRAIDING MACHINES; BRAID; LACE
    • D04C3/00—Braiding or lacing machines
    • D04C3/40—Braiding or lacing machines for making tubular braids by circulating strand supplies around braiding centre at equal distances
    • D04C3/44—Braiding or lacing machines for making tubular braids by circulating strand supplies around braiding centre at equal distances with means for forming sheds by subsequently diverting various threads using the same guiding means

Definitions

  • the invention relates to a rotary braiding machine for braiding strand material, in particular wire or textile fibers, carbon fibers or other stranded carbon materials, into braids.
  • Such rotary braiding machines are used for producing hollow tubular braids of the strand-like material, such as metal wires, yarns or plastic fibers, or (by subsequent rolling such a braided hose) of flat strand braids or for braiding, for example, a cable with a wire mesh or for the production of bodies less Mass, for example in lightweight construction, by braiding carbon fibers or other stranded carbon materials.
  • Fields of application for such manufactured technical braids are, for example, shields for electrical cables against electromagnetic fields or protective sheaths against mechanical stress on cables or hoses.
  • Another application is the production of medical braids for vascular implants, such as stents, vascular prostheses or the like.
  • the invention will be described using the example of a rotary braiding machine for wire as the strand material to be braided, ie for the production of wire braids. However, this is not a limitation; The invention can also be used for rotary braiding machines for processing any other stranded material.
  • a rotary braiding machine of the type under consideration has a plurality of coils, each of which is arranged in a coil carrier, and is made of EP0441604 known.
  • a coil is in this case a, preferably cylindrical, body for winding a wire to be interlaced, preferably with two flanges arranged at the ends of the cylindrical body and with a larger diameter than that of the coil body.
  • a bobbin carrier is a device in which a bobbin is received, preferably rotatable about its longitudinal axis.
  • the rotary braiding machine considered in the context of the present invention is a so-called high-speed rotary braiding machine.
  • the rotary braiding machine has a braiding axis, i. H. a geometric axis, in the direction of the fabricated braid is formed and withdrawn from the machine, for example by a pulley, and in the direction where necessary, the material to be braided material of the machine is supplied.
  • the braiding axis is preferably horizontal, vertical or inclined, preferably inclined at 45 degrees. The invention will be described below using the example of a rotary braiding machine with a vertically arranged braiding axis, but is equally applicable to rotary machines with differently arranged braiding axes.
  • the rotary braiding machine has a plurality of first bobbins, which can rotate about the braiding axis, and a plurality of second bobbins, which can perform a relative movement with respect to the first bobbins.
  • at least the first coil carriers are guided around the braiding axis along a closed guideway.
  • a guide track is understood to be a curve which substantially follows the first coil carriers during their movement, wherein the first coil carriers do not necessarily lie on this curve and / or have to touch them.
  • the Guideway is formed, for example, as a circular rail and forms a slide bearing or rolling bearing track on which the first coil support mounted and slidably provided by sliding guides and / or rolling bearings.
  • first bobbins rotate on a circular guide track, through the center of which runs the braiding axis.
  • second coil carriers also move around the braiding axis, preferably at the same speed as the first coil carriers, but in the opposite direction to them.
  • the second coil carrier are mounted so that they can also rotate about the braiding.
  • Each first bobbin provides a strand of a first wire which is continuously unwound or withdrawn from the first bobbin mounted in the respective first bobbin.
  • every second coil carrier provides a strand of a second wire, which is continuously unwound or drawn off from the second coil mounted in the respective second coil carrier.
  • the first and second wires are guided inwardly at a certain angle to the braiding axis, where, due to the rotation of the bobbin and a simultaneous withdrawal movement of the braid, they are arranged in spiral tracks or around the material to be braided, the first with the second wires be intertwined.
  • first and the second wires must be crossed according to a specific pattern, ie they must be above or below each other's wire.
  • two juxtaposed second wires are first passed over two adjacent first wires, then passed under the next two adjacent first wires, etc. (so-called “2-over-2 braid binding”).
  • every other wire can also be passed alternately over a first wire and under a first wire (so-called “1-over-1 weave binding”).
  • the area in which the crossed first and second wires come to rest on the braiding axis is also called a braiding point.
  • the crossing of the first and second wires is achieved by periodically moving the second wires around the corresponding first coil carriers according to the desired crossover pattern and thus around the corresponding first wires.
  • this is done by the fact that each second wire can be raised and lowered via a mounted on the corresponding second coil carrier, movable so-called thread lever.
  • the considered second wire can be passed over a first coil carrier moving past in the opposite direction or guided under this first coil carrier, whereby a corresponding crossover of the first and second wire results with a second wire lying above or below.
  • the bearing of the first bobbin on the closed guide track, on which the first bobbin rotates about the braiding axis must be interrupted so that the first bobbin and the first bobbin at this point second wire can cross their paths.
  • this is accomplished by passing the second wire under the first bobbin, i.e., the second wire. H. that he "dives in” under the first spool carrier.
  • the closed guideway for the first coil support is provided, for example, for every other wire with a vertical, slot-shaped gap into which the respective second wire can dip, after which the first coil support moves over the lowered second wire.
  • gaps are distributed at regular intervals around the entire circumference of the guideway around at those locations where the second wires are to be lowered by means of their associated thread levers. Since the second coil carriers are rigidly connected to the guideway, it is ensured that every other wire can dive exactly into the gap provided for it in the guideway, without having to take into account a relative movement in the circumferential direction between the second wires and the gaps in the guideway ,
  • the present invention is therefore based on the object to provide an improved rotary braiding machine, in particular with an improved guidance of the first coil carrier along the guideway.
  • the invention is based on a rotary braiding machine with a braid axis for braiding wire to a wire mesh, which has a plurality of first coil carriers, which can rotate about the braiding axis, and a plurality of second coil carriers, which can perform a relative movement with respect to the first coil carriers ,
  • each first coil support has a first coil and provides a first wire
  • each second coil support has a second coil and provides a second wire.
  • the rotary braiding machine is configured to intertwine the first and second wires.
  • at least one first coil carrier is arranged so that at least one second wire can move around completely around the at least one first coil carrier. At least the first coil carriers can be guided along at least one closed guideway surrounding the braiding axis.
  • the surface of the at least one closed guideway is designed as a toothed rim and that at least one gear wheel is rotatably mounted on the at least one first coil carrier, which meshes with the ring gear and constantly, in particular during a movement of at least a second wire around the at least one first bobbin around which the ring gear is engaged.
  • gear and sprocket are understood in the usual way as a wheel or a closed, but not necessarily circular path, which is provided on its circumference or which in its direction of extension alternately with teeth and tooth gaps, wherein the gear with the sprocket is engageable and can roll on the sprocket.
  • the first coil carrier moves by means of the rolling movement of the gear on the sprocket quasi-continuously, d. H. practically uniform and at a constant speed, in particular without jerks or other short-term accelerations, along the guideway continued.
  • the above-mentioned problems in terms of wear, vibration, vibrations and noise emissions by the constant leaving the guideway through the guides or Wiedereinfädeln the guides in the guideway are thus largely avoided because the meshing of gears with sprockets, for example by the use of special gears As involute, is very well developed and allows the quasi-continuous movement. In this way, higher rotational speeds of the first bobbin and thus a higher productivity of the rotary braiding machine are possible.
  • the gears and the at least one sprocket may preferably be made of metal or plastic.
  • the latter allows dry running with minimum quantity lubrication or even without lubrication. This avoids oiling of the rotary braiding machine due to thrown off oil droplets and any contamination of the product to be produced. In particular, in certain products with increased quality requirements, for example in medical technology products, such contamination may even be inadmissible. Furthermore, appropriate countermeasures against oil contamination such as oil trap trays are superfluous.
  • the uniform rolling movement of the gears on the sprocket also does not lead to excessive heating of the guides of the first coil carrier or the guideway, so that complex measures for temperature monitoring and overheating protection of these machine components are superfluous.
  • teeth gaps The spaces between adjacent teeth of the ring gear and the gear are hereinafter referred to as "tooth gaps”.
  • a second wire may dip into a tooth gap between two adjacent teeth of the ring gear while a first coil carrier moves past it with a gear.
  • sufficiently large dimensioning of the teeth compared to the diameter of the second wire, d. H.
  • no contact between the second wire and the teeth of the rolling over him away gear since the teeth do not touch the lowest points of the tooth gaps in the sprocket and thus always at this point when using a conventional toothing a transverse to the direction of extension of the sprocket extending, continuous cavity remains, through which the second wire can be guided.
  • the gear with the sprocket is constantly engaged and does not have to leave the sprocket and thread back into this.
  • the surface of the at least one closed guideway has at least one extending substantially transversely to the extension direction of the guideway through recess which is deeper than the tooth spaces of the ring gear, wherein the at least one second wire during a movement of at least temporarily dipping a second wire around the at least one first coil support into the at least one depression.
  • Such a depression is preferably formed as a depression of a tooth gap of the at least one toothed ring.
  • a recess is provided for every other wire.
  • a device is mounted on the at least one first coil carrier in the region of the toothed wheel, which device prevents the coil carrier from an axial displacement in at least one direction.
  • This device preferably has the form of a disc, which is preferably mounted parallel and coaxial with the gear on the first bobbin and whose diameter is greater than the inner gear diameter, d. H. The distance from the center of the gear to the deepest points of his tooth gaps. As a result, the disc can not move past the toothed ring meshing with the toothed wheel in the axial direction of the toothed wheel, whereby the first coil carrier is prevented from axial displacement in this direction.
  • the diameter of the disc is so small that the space provided for the passage of the second wire cavity, for example, the lowest point of a tooth gap in the ring gear or a recess in the guideway is not obscured by the disc and thus the disc not the second wire touched when the first bobbin moves past this.
  • the disc can also have a larger diameter than said and additionally have at its outer edge at least one recess through which the second wire can be guided when the first coil carrier moves past this.
  • the positioning of the first bobbin and the rotational movement of the gear must be synchronized such that such a recess on the disc in the Moment points in the direction of the sprocket, in which the gear on the guideway is directly above the intended for the implementation of the second wire cavity.
  • two gears are mounted coaxially or nearly coaxially with one another on the at least one first coil carrier at opposite ends of the first coil carrier.
  • two closed, designed as sprockets guideways are preferably provided, which are concentric to the braiding, but not necessarily in the same plane.
  • the first coil carrier is mounted at two opposite ends relative to the two guide tracks and thus secured against tilting movements in the axial direction.
  • two adjacent gears may be mounted on the first bobbin, both of which mesh with the same ring gear, or two gears on both sides of the first bobbin, each meshing with a ring gear.
  • the first coil support is stably supported at two or at four points of contact with the ring gear or the sprockets and can no longer perform any unintentional rotational movements about its own axis.
  • all gears are constantly engaged with the respective sprocket.
  • the two sprockets and also the two gears each have the same number of teeth.
  • the two gears are through a common shaft, possibly with a compensation device for a possible angular offset between the axes of the two gears, connected and thus speed synchronized.
  • the rotational speed synchronization can preferably also take place via a countershaft arranged parallel to the axis of the two gears, which is preferably coupled via two further, smaller gears meshing with the two gear wheels , Characterized in that the two gears have the same speed, the first bobbin is always aligned radially, and the gears can not tilt in the respective ring gear.
  • a gear and a device are mounted on opposite ends of the at least one first bobbin, which prevents the bobbin from an axial displacement in at least one direction.
  • the latter anti-shift device which is preferably designed as already described above, then replaces one of the gears in the embodiment described above with two gears.
  • the corresponding sprocket is preferably replaced by a guideway with a smooth surface on which the anti-slip device can roll.
  • the first bobbin carriers move on a surface which is convex, in particular cylindrical, conical or frustoconical, viewed from the first bobbin carriers.
  • the convex surface may be a flat disc as a special case.
  • an axis of the surface coincides with the braiding axis of the rotary braiding machine.
  • the at least one closed guideway is circular and arranged in a plane perpendicular to the braiding axis.
  • the surface of the guideway can - for example according to the shape of the surface - include a non-zero angle with this plane.
  • the convex surface is preferably the outer surface of a corresponding body, in particular a cylinder, cone or truncated cone.
  • the first coil carriers can preferably also move on a surface which is concave, in particular cylindrical, conical or frustoconical, viewed from the first coil carriers, the further embodiments of this embodiment corresponding to those described above for a convex surface.
  • the concave surface is preferably the inner surface of a corresponding body, in particular a hollow cylinder, cone or truncated cone.
  • Both said arrangements for the movements of the first coil carrier, in particular on a conical or frusto-conical surface, have the advantage that the first coil carrier is thereby arranged at the same angle relative to the braiding axis, in which the first wires should impinge on the braiding axis. A further deflection of the first wires is thereby superfluous.
  • the drive of the second coil carriers is preferably realized in the same way as in the conventional rotary braiding machine described above, namely by a rigid connection between the second coil carriers and the circulating guideway.
  • first bobbins can not be rigidly connected to other machine parts to be driven by them since this rigid connection would collide with the second wires upon complete movement of a second wire about a first bobbin.
  • the drive of the first coil support is preferably realized as well as in a conventional rotary braiding machine, namely by touching machine elements.
  • the rotational movement of at least one first bobbin about the braiding axis is generated without contact by drive means arranged outside the at least one first bobbin carrier.
  • both the drive means and the at least one first coil support preferably each have at least one magnet, in particular a permanent magnet or an electromagnet.
  • the drive of the at least one first coil carrier is then carried out by a magnetic, non-contact coupling between the magnet in the drive means and the magnet in the first coil carrier over an air gap. Through this air gap, the second wire can then be guided when it moves around the first bobbin.
  • the said air gap between the surface in which the guideway runs, and the at least one first coil carrier is formed in this case preferably in that the at least one gear of the first coil carrier has a larger diameter than the remaining arranged in the coil carrier components or as a any housing of the first bobbin, whereby these components or this housing from the surface on which the guide rail is arranged and on which the gear moves, is spaced, wherein the gear is supported on the guide track.
  • the first coil carrier could be repelled by magnets arranged in the first coil carrier and below the surface of the guideway, ie by a magnet Magnetic levitation effect, or held by suspended from the surface of the guideway air, ie by an air cushion effect in suspension and thereby be spaced from the surface of the guideway. Then it would be possible to dispense entirely with the toothed wheel on the first coil carrier, with the toothed rim on the guide track and with the corresponding depressions in the guide track for the passage of the second wire. In this case, the first coil support would not touch the surface of the guideway at any point.
  • the drive means may preferably also comprise at least one magnet, in particular a permanent magnet or electromagnet, which can move around the braiding axis in a closed path, whereby a circulating magnetic field can be generated, which entrains the at least one first coil carrier by magnetic coupling and in the rotational movement about the braiding axis offset.
  • the at least one magnet in the drive means is preferably arranged on a rotatable rotor and generates a rotor-fixed field, which rotates with the rotor and thereby the desired magnetic coupling with the at least one first coil carrier causes.
  • At least one magnet in the drive means and at least one magnet in the at least one first coil carrier are arranged to prevent the at least one first coil carrier from axial displacement in at least one direction.
  • the magnets involved are preferably arranged such that upon a displacement of the first bobbin in the axial direction magnetic restoring forces are also generated in the axial direction, which cause a return of the first bobbin in its, for example, with respect to the guideway, starting position.
  • This variant may represent an alternative to the above-mentioned, preferably disk-shaped device in the region of the toothed wheel, which is likewise intended to prevent the first coil carrier from an axial displacement in at least one direction.
  • the magnets for preventing an axial displacement of the at least one first coil carrier are preferably at least partially identical to the magnets which serve to drive the at least one first coil carrier.
  • additional magnets and thus manufacturing costs are saved.
  • different magnets can be provided to prevent axial displacement or to drive the at least one first coil carrier.
  • the rotational movement of the at least one first coil carrier about the braiding axis can however also be generated by drive means arranged inside the first coil carrier, in particular by at least one electric motor.
  • the first bobbins move "autonomously" on the guideway, ie without the influence of external drive forces.
  • the energy required for the operation of the electric motor for example, by a likewise within the first Spool carrier arranged, preferably rechargeable battery can be provided. The charging or the replacement of the battery can then take place at the same time with the replacement of an empty against a full first coil in the first bobbin when the rotary braiding machine has to stand still anyway.
  • the energy required to operate the electric motor can also be transmitted contactlessly, preferably inductively, from a stationary power supply unit to the at least one first coil carrier, preferably for directly supplying the electric motor or charging a rechargeable battery arranged inside the first coil carrier.
  • control of the electric motor in the at least one first coil carrier can be made wirelessly, preferably by near field communication or by a radio link, from a stationary control unit. In this way, a simple common control of the movement of all first coil carrier and thus in particular a synchronization of their speeds, possible.
  • the invention provides a method for operating a rotary braiding machine according to the invention, in which the first coil carriers rotate around the braiding axis during braiding and the second coil carriers execute a relative movement with respect to the first coil carriers, wherein furthermore at least one first coil carrier is arranged such that at least a second wire can move completely around the at least one first coil carrier, and wherein at least the first coil carriers are guided along at least one closed guideway, wherein the at least one second wire moves around the at least one first coil carrier, the gear of the at least one first coil carrier meshing with the sprocket while constantly meshing with the sprocket.
  • Fig. 1 and 2 show an embodiment of a rotary braiding machine 1 according to the invention in a perspective view obliquely from above or in a vertical section through the axis of symmetry of the rotary braiding machine 1, which corresponds to the braiding axis 14. It should be noted that, for reasons of clarity, various parts of the machine, in particular those which serve for the attachment of other parts, are not shown.
  • the substantially rotationally symmetrical constructed Rotationsflechtmaschine 1 is supported in the vertical direction by a support shaft 2, which is coaxial to the braiding 14 and which in turn is mounted on the front end on a (not shown) foundation at the lower end.
  • a bogie 3 is rigidly mounted, which is rotated via the support shaft 2 in rotation can be. The rotary drive of the carrier shaft 2 and thus of the bogie 3 via a sprocket 20 at the lower end of the carrier shaft. 2
  • the bogie 3 has substantially the geometric shape of a vertically arranged, upwardly tapered truncated cone. At the inner, upper edge and the outer, lower edge of the conical outer surface of this truncated cone two circumferential guideways in the form of an inner ring gear 6 and an outer ring gear 7 are mounted, the teeth of which protrude perpendicular to the surface of the truncated cone to the outside.
  • each second bobbin 5 is circumferentially and at equal intervals attached to the bogie 3 (partially hidden, attachment to the bogie 3 not shown).
  • the second bobbin 5 thus rotate in the same direction and at the same speed as the bogie 3.
  • a second coil 51 is mounted, whose axis is horizontal and on which a second wire 11 is wound.
  • first bobbin 4 On the conical outer surface of the bogie 3 eight first bobbin 4 are also circumferentially arranged and at equal intervals, the axes of which point radially outwardly and approximately at the same angle as the conical surface of the bogie 3 down.
  • the first bobbin 4 have no firm connection to the other parts of the rotary braiding machine 1, in particular not to the bogie. 3
  • Each first bobbin 4 has at its inner edge a tangentially arranged inner gear 41 with seven teeth and at its outer edge to a coaxial, also tangentially arranged outer gear 42 with 18 teeth. Of course, other numbers of teeth and / or positions of the gears 41, 42 relative to the first bobbin 4 are possible.
  • the axes of the two gears 41, 42 are mounted in the side walls of a longitudinally U-shaped housing 44. Inside the housing 44, a first coil 43 is mounted, whose axis is horizontal and thus perpendicular to the axes the gears 41, 42 extends. Again, other layers of the first coil 43 are of course possible relative to the components of the first bobbin 4.
  • a first wire 10 is wound. The first wire 10 is guided within the first bobbin 4 via different pulleys 45 and then exits through an end bore in the housing 44 and through an axial bore in the inner gear 41 from the first bobbin 4.
  • the inner gear 41 rolls here on the inner ring gear 6 and the outer gear 42 on the outer ring gear 7 from.
  • Both the first wires 10 and the second wires 11 are guided approximately parallel to the conical outer surface of the bogie 3 up to a braiding 8, at the lower end of which is located on the braid axis braiding point 9, at which the interweaving of the first wires 10th or braiding, for example, a tube which is fed to the rotary braiding machine 1 from below by a spool (not shown).
  • the braid or the braided hose is passed upwards by the braiding head 8, withdrawn from the rotary braiding machine 1 by a take-off disk (not shown) and wound onto a reel (also not shown).
  • every second wire 11 is passed after unwinding from the second bobbin 51 via an upwardly and downwardly movable thread lever 12 and at its end by a guide roller 13 in the direction of the braiding 8 guided.
  • the first bobbin 4 can move under the second wire 11 therethrough.
  • the second wire 11 in a recess 71 in a tooth gap of the outer ring gear 7 and in a corresponding recess 61 in a tooth gap of the inner ring gear 6 dive, which for each second wire 11 at each on the same radius of the Bogie 3 lying Positions are placed on the circumference of the two sprockets.
  • the first coil carriers 4 can move over the second wire 11 without touching it.
  • the first wires 10 are crossed over with the second wires 11, which is the prerequisite for the formation of a braid on the braiding head 8.
  • the drive of the first coil carrier 4 takes place in an electromagnetic manner.
  • a likewise rotatable about the braiding 14 rotor 22 is disposed on which in radially outward, downward direction a plurality of magnets, preferably permanent magnets or electromagnets 16 is mounted.
  • the rotor 22 is supported by ball bearings 18 on the outside of the support shaft 2 and connected to a braiding axis, also outside of the support shaft 2 by ball bearings 18 mounted drive shaft 23 with a ring gear 19 which is parallel to the ring gear 20 and facing it.
  • a stationary gear 21 is arranged, which meshes with both sprockets 19, 20 and (not shown) by an electric motor and a gearbox is driven. This will do that Bogie 3 and the rotor 22 at the same speed, but driven in the opposite direction.
  • Fig. 3 to 5 is shown as an alternative to driving the first bobbin 4 by a rotor 22 a drive by fixed electromagnet 16 in the sense of a linear motor.
  • a first bobbin 4 and its storage on the bogie 3 is shown in an enlarged sectional view. It can be seen that by the support of the inner gear 41 on the inner ring gear 6 and the outer gear 42 on the outer ring gear 7 between the housing 44 of the first bobbin 4 and the bogie 3, an air gap 17 (in the embodiment with a height of approx 2 mm) is formed, through which the second wire 11, as described above, can be performed.
  • a disc-shaped permanent magnet 15 is inserted, the north pole N and the south pole S are aligned perpendicular to the conical surface of the bogie 3.
  • electromagnets 16 are arranged circumferentially on the circumference at regular intervals.
  • the representation of the permanent magnet 15 and the electromagnet 16 in Fig. 3 is only to be understood schematically. In particular, instead of the permanent magnet 15 and magnet systems with hard and soft magnetic sections and / or with a greater extent in the axial direction of the first bobbin 4 as in Fig. 3 shown used.
  • the electromagnets 16 form the travel path of a linear motor which simultaneously puts all the first coil carriers 4 into the rotary motion as carriages.
  • a circulating magnetic field is generated in the bogie 3 by appropriate energization of the electromagnet 16, which carries the first coil support 4 by magnetic coupling.
  • the rotating magnetic field moves opposite to the direction of rotation of the bogie 3 away.
  • the first coil carrier 4 and the second coil carrier 5 and thus also the first wires 10 and the second wires 11 rotate in opposite directions at the same speed with respect to the braiding 8, resulting in a uniform and symmetrical braid formation on the braiding 8.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of the rolling movement of an outer gear 42 of a first bobbin 4 on the outer ring gear 7, which would give approximately the same representation for an inner gear 41 and the inner ring gear 6.
  • the trajectory of the second wire 11 above and below the first bobbin 4 and thus to the outer gear 42 around is also indicated schematically by two dash-dotted lines.
  • the periodically arranged depressions 71 can be seen in individual tooth spaces of the outer toothed rim 7, into which the second wire 11 can dip.
  • the linear motor is designed as an external rotor motor.
  • Fig. 5 an alternative embodiment is shown, which is not the embodiment according to the Fig. 1 to 4 equivalent.
  • the bogie 3 has the shape of a hollow, vertically arranged cylinder stub, which tapers towards the top. The supply and removal of the material to be braided or the braid is made from bottom to top.
  • the first bobbin 4 are in this case inwardly, downwardly inclined on the inner, conical Surface of the bogie 3 is arranged.
  • the linear motor is designed as an internal rotor motor.
  • Fig. 5 In particular, the detail of the arrangement of the magnets in the first bobbin 4 and in the travel of the linear motor in the bogie 3 is shown. Under the surface of the bogie 3, a plurality of ribs are circumferentially arranged, which are individually wound with conductor wires to form coils of elongated cross-section.
  • a permanent-magnetic arrangement is mounted on its side opposite the bogie 3 edge, which is formed in this case horseshoe-shaped.
  • a magnetic holding device is shown, by means of which a first bobbin 4 against slipping outwards, downwards or inwards, can be secured down.
  • the magnetic holding device is formed by two identically constructed, horseshoe-shaped arrangements of permanent magnets 15 in the first bobbin 4 and below the surface of the bogie 3, which in each case of the horseshoe-shaped magnet assembly from Fig. 5 correspond and which are magnetically coupled together.
  • the two horseshoe-shaped magnetic assemblies are always aligned opposite and thus can fulfill their holding function, is It is advantageous that the arranged in the bogie 3 magnetic arrangement rotates synchronously with the first bobbin 4. This can be most easily realized if the magnets in the bogie 3 do not form a fixed path of a linear motor, but on a rotating rotor 22 as in Fig. 1 and 2 are arranged. Since the magnets in the bogie 3 in this case does not have to be periodically switched on and off, permanent magnets 15 can again be used for this purpose.
  • Fig. 1 permanent magnets

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rotationsflechtmaschine zum Verflechten von strangförmigem Material, insbesondere von Draht oder Textilfasern, Kohlenstofffasern oder anderen strangförmigen Carbonmaterialien, zu Geflechten.
  • Derartige Rotationsflechtmaschinen werden verwendet zur Herstellung von hohlen Schlauchgeflechten aus dem strangförmigen Material, beispielsweise aus Metalldrähten, Garnen oder Kunststofffasern, oder (durch nachfolgendes Walzen eines solchen Schlauchgeflechtes) von flachen Litzengeflechten oder auch zum Umflechten beispielsweise eines Kabels mit einem Drahtgeflecht oder zur Herstellung von Körpern geringer Masse, beispielsweise im Leichtbau, durch Flechten von Kohlenstofffasern oder anderen strangförmigen Carbonmaterialien. Einsatzgebiete für derartig hergestellte technische Geflechte sind beispielsweise Abschirmungen für elektrische Kabel gegen elektromagnetische Felder oder Schutzumhüllungen gegen mechanische Belastungen für Kabel oder Schläuche. Eine weitere Anwendung ist die Herstellung medizinischer Geflechte für Gefäßimplantate, beispielsweise Stents, Gefäßprothesen oder Ähnliches.
  • Die Erfindung wird am Beispiel einer Rotationsflechtmaschine für Draht als dem zu verflechtenden strangförmigen Material, d. h. zur Herstellung von Drahtgeflechten, beschrieben. Dies stellt jedoch keine Einschränkung dar; die Erfindung kann auch für Rotationsflechtmaschinen zur Verarbeitung von beliebigem anderem strangförmigem Material eingesetzt werden.
  • Eine Rotationsflechtmaschine der betrachteten Art weist eine Mehrzahl von Spulen auf, von denen jede in einem Spulenträger angeordnet ist, und ist aus der EP0441604 bekannt. Eine Spule ist hierbei ein, vorzugsweise zylindrischer, Körper zum Aufwickeln eines zu verflechtenden Drahtes, vorzugsweise mit zwei an den Enden des zylindrischen Körpers angeordneten Flanschen mit einem größeren Durchmesser als dem des Spulenkörpers. Ein Spulenträger ist eine Vorrichtung, in welcher eine Spule aufgenommen, vorzugsweise um ihre Längsachse drehbar gelagert, werden kann.
  • Die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung betrachtete Rotationsflechtmaschine ist eine sogenannte schnell laufende Hebelflechtmaschine.
  • Die Rotationsflechtmaschine weist eine Flechtachse auf, d. h. eine geometrische Achse, in deren Richtung das hergestellte Geflecht gebildet und von der Maschine, beispielsweise durch eine Abzugsscheibe, abgezogen wird und in deren Richtung ggf. auch das zu umflechtende Material der Maschine zugeführt wird. Die Flechtachse ist vorzugsweise horizontal, vertikal oder geneigt, vorzugsweise um 45 Grad geneigt, angeordnet. Die Erfindung wird im Folgenden am Beispiel einer Rotationsflechtmaschine mit einer vertikal angeordneten Flechtachse beschrieben, ist jedoch genauso auch für Rotationsmaschinen mit anders angeordneten Flechtachsen einsetzbar.
  • Die Rotationsflechtmaschine weist eine Mehrzahl erster Spulenträger auf, welche sich um die Flechtachse drehen können, und eine Mehrzahl zweiter Spulenträger, welche eine Relativbewegung gegenüber den ersten Spulenträgern ausführen können. Hierbei werden zumindest die ersten Spulenträger entlang einer geschlossenen Führungsbahn um die Flechtachse herumgeführt. Unter einer Führungsbahn wird dabei eine Kurve verstanden, der die ersten Spulenträger bei ihrer Bewegung im Wesentlichen folgen, wobei die ersten Spulenträger nicht notwendigerweise auf dieser Kurve liegen und/oder diese berühren müssen. Die Führungsbahn ist beispielsweise als kreisförmige Schiene ausgebildet und bildet eine Gleitlager- oder Wälzlagerbahn, auf der die ersten Spulenträger eingehängt und mittels Gleitführungen und/oder mit Wälzlagern versehen verschiebbar sind.
  • In einer typischen Ausführungsform einer derartigen Rotationsflechtmaschine drehen sich beispielsweise sechs oder zwölf erste Spulenträger auf einer kreisförmigen Führungsbahn, durch deren Mittelpunkt die Flechtachse verläuft. Weiterhin bewegen sich sechs bzw. zwölf zweite Spulenträger ebenfalls um die Flechtachse herum, und zwar vorzugsweise mit der gleichen Drehzahl wie die ersten Spulenträger, jedoch in entgegengesetzter Richtung zu diesen. Hierbei sind die zweiten Spulenträger so befestigt, dass sie sich ebenfalls um die Flechtachse drehen können.
  • Jeder erste Spulenträger stellt einen Strang eines ersten Drahtes bereit, welcher von der in dem jeweiligen ersten Spulenträger angebrachten ersten Spule kontinuierlich abgewickelt oder abgezogen wird. Entsprechend stellt jeder zweite Spulenträger einen Strang eines zweiten Drahtes bereit, welcher von der in dem jeweiligen zweiten Spulenträger angebrachten zweiten Spule kontinuierlich abgewickelt oder abgezogen wird.
  • Die ersten und zweiten Drähte werden in einem bestimmten Winkel nach innen zur Flechtachse geführt, wo sie sich aufgrund der Drehung der Spulenträger und einer gleichzeitigen Abzugsbewegung des Geflechts in spiralförmigen Bahnen anordnen bzw. um das zu umflechtende Material legen, wobei die ersten mit den zweiten Drähten verflochten werden.
  • Hierfür müssen die ersten und die zweiten Drähte nach einem bestimmten Muster überkreuzt werden, d. h. sie müssen oberhalb bzw. unterhalb des jeweils anderen Drahtes liegen. Beispielsweise werden jeweils zwei nebeneinanderliegende zweite Drähte zunächst über zwei nebeneinanderliegende erste Drähte hinweggeführt, dann unter den nächsten beiden nebeneinanderliegenden ersten Drähten hindurchgeführt usw. (sogenannte "2-über-2-Geflechtbindung"). Entsprechend kann beispielsweise auch jeder zweite Draht abwechselnd über einen ersten Draht hinweg- und unter einem ersten Draht hindurchgeführt werden (sogenannte "1-über-1-Geflechtbindung"). Der Bereich, in der die überkreuzten ersten und zweiten Drähte an der Flechtachse zur Anlage kommen, wird auch Flechtpunkt genannt.
  • Die Überkreuzung der ersten und zweiten Drähte wird dadurch erreicht, dass die zweiten Drähte periodisch gemäß dem gewünschten Überkreuzungsmuster um die entsprechenden ersten Spulenträger und damit um die entsprechenden ersten Drähte herumbewegt werden. In der vorliegend betrachteten Hebelflechtmaschine geschieht dies dadurch, dass jeder zweite Draht über einen an dem entsprechenden zweiten Spulenträger angebrachten, beweglichen sogenannten Fadenhebel angehoben und abgesenkt werden kann. Damit kann der betrachtete zweite Draht über einen sich in entgegengesetzter Richtung vorbeibewegenden ersten Spulenträger hinweggeführt oder unter diesem ersten Spulenträger hindurchgeführt werden, wodurch sich eine entsprechende Überkreuzung des ersten und des zweiten Drahtes mit einem oben bzw. unten liegenden zweiten Draht ergibt.
  • Durch die Führung der zweiten Drähte über die Fadenhebel wird vermieden, dass die gesamten zweiten Spulenträger, welche durch die darin angebrachten zweiten Spulen und den darauf aufgewickelten zweiten Drähten eine erhebliche Masse aufweisen können, als Ganzes angehoben bzw. abgesenkt werden müssen.
  • Für den beschriebenen Bewegungsablauf ist es notwendig, dass sich jeder zweite Draht vollständig um jeden ersten Spulenträger herumbewegen kann. Da der zweite Draht stets in Richtung des Flechtpunktes geführt wird, ergibt sich für diese Bewegung um den ersten Spulenträger herum eine gedachte angenäherte Kegelmantelfläche.
  • Für das Herumbewegen des zweiten Drahtes um den ersten Spulenträger muss zumindest zeitweilig und/oder zumindest partiell die Lagerung des ersten Spulenträgers an der geschlossenen Führungsbahn, auf der der erste Spulenträger um die Flechtachse umläuft, unterbrochen werden, damit an dieser Stelle der erste Spulenträger und der zweite Draht ihre Bahnen kreuzen können. In einer typischen Ausführungsform der betrachteten Rotationsflechtmaschine wird dies dadurch erreicht, dass der zweite Draht unter dem ersten Spulenträger hindurchgeführt wird, d. h. dass er unter dem ersten Spulenträger "hindurchtaucht".
  • Zu diesem Zweck ist die geschlossene Führungsbahn für die ersten Spulenträger beispielsweise für jeden zweiten Draht mit einer senkrechten, schlitzförmigen Lücke versehen, in die der jeweilige zweite Draht eintauchen kann, woraufhin der erste Spulenträger sich über den abgesenkten zweiten Draht hinwegbewegt. Derartige Lücken sind in gleichmäßigen Abständen um den gesamten Umfang der Führungsbahn herum verteilt an denjenigen Stellen angeordnet, an denen die zweiten Drähte mittels ihrer zugeordneten Fadenhebel abgesenkt werden sollen. Da die zweiten Spulenträger starr mit der Führungsbahn verbunden sind, ist sichergestellt, dass jeder zweite Draht exakt in die für ihn vorgesehene Lücke in der Führungsbahn eintauchen kann, ohne dass eine Relativbewegung in Umfangsrichtung zwischen den zweiten Drähten und den Lücken in der Führungsbahn berücksichtigt werden muss.
  • Durch die periodische Unterbrechung der Führungsbahn durch die genannten Lücken ergibt sich bei herkömmlichen Rotationsflechtmaschinen das Problem, dass die Gleit- oder Rollenführungen der ersten Spulenträger ständig über diese Lücken hinwegbewegt werden müssen. Die Führungen verlassen dabei am Beginn jeder Lücke die Führungsbahn und müssen am Ende der Lücke wieder in die Führungsbahn "einfädeln".
  • Dadurch ergeben sich, insbesondere bei höheren Drehzahlen und damit höheren Relativgeschwindigkeiten zwischen den ersten Spulenträgern und der Führungsbahn, Probleme durch verstärkten Verschleiß der Führungen und der Führungsbahn, induzierte Erschütterungen und Schwingungen sowie erhöhte Geräuschemissionen der Rotationsflechtmaschine.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Rotationsflechtmaschine, insbesondere mit einer verbesserten Führung der ersten Spulenträger entlang der Führungsbahn, zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Rotationsflechtmaschine gemäß Anspruch 1 und durch das Verfahren zu deren Betrieb gemäß Anspruch 13. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Rotationsflechtmaschine sind in den abhängigen Unteransprüchen enthalten.
  • Die Erfindung geht von einer Rotationsflechtmaschine mit einer Flechtachse zum Verflechten von Draht zu einem Drahtgeflecht aus, welche eine Mehrzahl von ersten Spulenträgern aufweist, welche sich um die Flechtachse drehen können, und eine Mehrzahl von zweiten Spulenträgern, welche eine Relativbewegung gegenüber den ersten Spulenträgern ausführen können. Dabei weist jeder erste Spulenträger eine erste Spule auf und stellt einen ersten Draht bereit, und jeder zweite Spulenträger weist eine zweite Spule auf und stellt einen zweiten Draht bereit. Die Rotationsflechtmaschine ist dazu eingerichtet, die ersten und zweiten Drähte miteinander zu verflechten. Weiterhin ist wenigstens ein erster Spulenträger so angeordnet, dass sich wenigstens ein zweiter Draht vollständig um den wenigstens einen ersten Spulenträger herumbewegen kann. Zumindest die ersten Spulenträger können entlang wenigstens einer geschlossenen, um die Flechtachse umlaufenden Führungsbahn geführt werden.
  • Erfindungsgemäß ist bei einer derartigen Rotationsflechtmaschine vorgesehen, dass die Oberfläche der wenigstens einen geschlossenen Führungsbahn als Zahnkranz ausgebildet ist und dass an dem wenigstens einen ersten Spulenträger wenigstens ein Zahnrad drehbar angebracht ist, welches mit dem Zahnkranz kämmt und ständig, insbesondere auch während einer Bewegung des wenigstens einen zweiten Drahtes um den wenigstens einen ersten Spulenträger herum, mit dem Zahnkranz im Eingriff ist.
  • Die Begriffe "Zahnrad" und "Zahnkranz" werden in üblicher Weise als ein Rad bzw. eine geschlossene, aber nicht notwendigerweise kreisrunde Bahn verstanden, welches auf seinem Umfang bzw. welche in ihrer Erstreckungsrichtung abwechselnd mit Zähnen und Zahnlücken versehen ist, wobei das Zahnrad mit dem Zahnkranz in Eingriff bringbar ist und auf dem Zahnkranz abwälzen kann.
  • Hierdurch bewegt sich der erste Spulenträger mittels der Abwälzbewegung des Zahnrades auf den Zahnkranz quasi-kontinuierlich, d. h. praktisch gleichförmig und mit konstanter Geschwindigkeit, insbesondere ohne Rucke oder sonstige kurzzeitige Beschleunigungen, entlang der Führungsbahn fort. Die oben genannten Probleme hinsichtlich Verschleiß, Erschütterungen, Schwingungen und Geräuschemissionen durch das ständige Verlassen der Führungsbahn durch die Führungen bzw. das Wiedereinfädeln der Führungen in die Führungsbahn werden damit weitgehend vermieden, da das Kämmen von Zahnrädern mit Zahnkränzen, beispielsweise durch den Einsatz von speziellen Verzahnungen wie Evolventenverzahnungen, sehr weit entwickelt ist und die genannte quasi-kontinuierliche Bewegung ermöglicht. Auf diese Weise werden auch höhere Drehzahlen der ersten Spulenträger und damit eine höhere Produktivität der Rotationsflechtmaschine ermöglicht.
  • Die Zahnräder und der wenigstens eine Zahnkranz können vorzugsweise aus Metall oder aus Kunststoff gefertigt sein. Letzteres ermöglicht einen Trockenlauf mit Minimalmengenschmierung oder sogar ganz ohne Schmierung. Dadurch wird eine Verölung der Rotationsflechtmaschine aufgrund von abgeschleuderten Öltröpfchen und eine etwaige Verschmutzung des herzustellenden Produktes vermieden. Insbesondere bei bestimmten Produkten mit erhöhten Qualitätsanforderungen, zum Beispiel bei medizintechnischen Produkten, kann eine solche Verschmutzung sogar unzulässig sein. Weiterhin werden entsprechende Gegenmaßnahmen gegen eine Verölung wie Ölauffangbleche überflüssig.
  • Die gleichmäßige Abrollbewegung der Zahnräder auf dem Zahnkranz führt auch nicht zu einer übermäßigen Erwärmung der Führungen der ersten Spulenträger bzw. der Führungsbahn, so dass aufwändige Maßnahmen zur Temperaturüberwachung und zum Überhitzungsschutz dieser Maschinenkomponenten überflüssig werden.
  • Die Zwischenräume zwischen benachbarten Zähnen des Zahnkranzes bzw. des Zahnrades werden im Folgenden als "Zahnlücken" bezeichnet.
  • Bei der genannten Anordnung kann ein zweiter Draht in eine Zahnlücke zwischen zwei benachbarten Zähnen des Zahnkranzes eintauchen, während sich ein erster Spulenträger mit einem Zahnrad an ihm vorbeibewegt. Bei entsprechender, genügend großer Dimensionierung der Zähne im Vergleich zum Durchmesser des zweiten Drahtes, d. h. insbesondere bei großen Zähnen und dünnen zweiten Drähten, erfolgt dabei keine Berührung zwischen dem zweiten Draht und den Zähnen des über ihn hinweg abrollenden Zahnrades, da die Zähne beim Einsatz einer üblichen Verzahnung nicht die tiefsten Stellen der Zahnlücken im Zahnkranz berühren und somit an dieser Stelle stets ein quer zur Erstreckungsrichtung des Zahnkranzes verlaufender, durchgehender Hohlraum verbleibt, durch den der zweite Draht geführt werden kann. Gleichzeitig bleibt das Zahnrad mit dem Zahnkranz ständig im Eingriff und muss nicht den Zahnkranz verlassen und wieder in diesen einfädeln.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Oberfläche der wenigstens einen geschlossenen Führungsbahn wenigstens eine im Wesentlichen quer zur Erstreckungsrichtung der Führungsbahn verlaufende, durchgehende Vertiefung auf, welche tiefer als die Zahnlücken des Zahnkranzes ist, wobei der wenigstens eine zweite Draht während einer Bewegung des wenigstens einen zweiten Drahtes um den wenigstens einen ersten Spulenträger herum zeitweilig in die wenigstens eine Vertiefung eintaucht.
  • Eine derartige Vertiefung ist vorzugsweise als Vertiefung einer Zahnlücke des wenigstens einen Zahnkranzes ausgebildet. Für die Abrollbewegung des Zahnrades auf dem Zahnkranz ergeben sich dadurch keine Veränderungen, so dass weiterhin eine quasi-kontinuierliche Bewegung des ersten Spulenträgers auf der Führungsbahn möglich ist. Vorzugsweise ist für jeden zweiten Draht eine derartige Vertiefung vorgesehen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist an dem wenigstens einen ersten Spulenträger im Bereich des Zahnrades eine Vorrichtung angebracht, welche den Spulenträger an einer axialen Verschiebung in wenigstens eine Richtung hindert. Diese Vorrichtung hat vorzugsweise die Form einer Scheibe, welche vorzugsweise parallel und koaxial zu dem Zahnrad an dem ersten Spulenträger angebracht ist und deren Durchmesser größer ist als der innere Zahnraddurchmesser, d. h. der Abstand vom Mittelpunkt des Zahnrades bis zu den tiefsten Punkten seiner Zahnlücken. Dadurch kann sich die Scheibe nicht an dem mit dem Zahnrad im Eingriff stehenden Zahnkranz in axialer Richtung des Zahnrades vorbeibewegen, wodurch der erste Spulenträger in dieser Richtung an einer axialen Verschiebung gehindert wird.
  • Vorzugsweise ist der Durchmesser der Scheibe jedoch so klein, dass der für die Durchführung des zweiten Drahtes vorgesehene Hohlraum, beispielsweise die tiefste Stelle einer Zahnlücke im Zahnkranz oder eine Vertiefung in der Führungsbahn, nicht durch die Scheibe verdeckt wird und somit die Scheibe den zweiten Draht nicht berührt, wenn sich der erste Spulenträger an diesem vorbeibewegt.
  • Weiter vorzugsweise kann die Scheibe auch einen größeren als den genannten Durchmesser haben und zusätzlich an ihrem äußeren Rand wenigstens eine Aussparung aufweisen, durch die der zweite Draht geführt werden kann, wenn sich der erste Spulenträger an diesem vorbeibewegt. Dazu müssen die Positionierung des ersten Spulenträgers und die Drehbewegung des Zahnrades derart synchronisiert sein, dass eine derartige Aussparung an der Scheibe in dem Moment in Richtung des Zahnkranzes weist, in dem sich das Zahnrad auf der Führungsbahn direkt über dem für die Durchführung des zweiten Drahtes vorgesehenen Hohlraum befindet.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung sind an dem wenigstens einen ersten Spulenträger zwei Zahnräder an gegenüberliegenden Enden des ersten Spulenträgers koaxial oder nahezu koaxial zueinander drehbar angebracht. In diesem Fall sind vorzugsweise auch zwei geschlossene, als Zahnkränze ausgebildete Führungsbahnen vorgesehen, welche konzentrisch zur Flechtachse, jedoch nicht notwendigerweise in derselben Ebene verlaufen. Dadurch wird der erste Spulenträger an zwei gegenüberliegenden Enden gegenüber den beiden Führungsbahnen gelagert und somit gegen Kippbewegungen in axialer Richtung gesichert.
  • Weiterhin möglich sind dagegen bei dieser Anordnung unbeabsichtigte Drehbewegungen, insbesondere Drehschwingungen, des ersten Spulenträgers um die eigene Achse. Diese lassen sich jedoch durch eine geeignete Anordnung der Komponenten innerhalb des ersten Spulenträgers, vorzugsweise mittels geeigneter Schwerpunktlage und/oder mittels Permanentmagnet-Einsätzen, weitgehend vermeiden.
  • Alternativ können an dem ersten Spulenträger auch zwei nebeneinanderliegende Zahnräder angebracht sein, die beide mit demselben Zahnkranz kämmen, oder jeweils zwei Zahnräder auf beiden Seiten des ersten Spulenträgers, die jeweils mit einem Zahnkranz kämmen. Dadurch stützt sich der erste Spulenträger stabil an zwei bzw. an vier Berührungspunkten mit dem Zahnkranz bzw. den Zahnkränzen ab und kann keine unbeabsichtigten Drehbewegungen um die eigene Achse mehr ausführen. Auch in dieser Variante sind alle Zahnräder ständig mit dem jeweiligen Zahnkranz im Eingriff.
  • Vorzugsweise haben die beiden Zahnkränze und auch die beiden Zahnräder jeweils dieselbe Zähneanzahl. Weiterhin sind die beiden Zahnräder durch eine gemeinsame Welle, ggf. mit einer Ausgleichseinrichtung für einen etwaigen Winkelversatz zwischen den Achsen der beiden Zahnräder, verbunden und damit drehzahlsynchronisiert. Falls die Anordnung der übrigen Komponenten in dem ersten Spulenträger eine solche durchgehende Welle nicht zulässt, kann die Drehzahlsynchronisierung vorzugsweise auch über eine parallel zur Achse der beiden Zahnräder angeordnete Vorgelegewelle erfolgen, welche vorzugsweise über zwei weitere, kleinere, mit den beiden Zahnrädern kämmende Zahnräder gekoppelt ist. Dadurch, dass die beiden Zahnräder dieselbe Drehzahl haben, ist der erste Spulenträger stets radial ausgerichtet, und die Zahnräder können sich nicht in dem jeweiligen Zahnkranz verkanten.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung sind an gegenüberliegenden Enden des wenigstens einen ersten Spulenträgers ein Zahnrad und eine Vorrichtung angebracht, welche den Spulenträger an einer axialen Verschiebung in wenigstens eine Richtung hindert. Letztere Verschiebesicherungsvorrichtung, welche vorzugsweise wie oben bereits beschrieben ausgebildet ist, ersetzt dann eines der Zahnräder in der oben beschriebenen Ausführung mit zwei Zahnrädern. Weiterhin wird der entsprechende Zahnkranz vorzugsweise durch eine Führungsbahn mit glatter Oberfläche ersetzt, auf der die Verschiebesicherungsvorrichtung abrollen kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung bewegen sich die ersten Spulenträger auf einer von den ersten Spulenträgern aus gesehen konvexen, insbesondere zylindrischen, kegel- oder kegelstumpfförmigen, Fläche. Die konvexe Fläche kann jedoch als Sonderfall auch eine ebene Scheibe sein.
  • Vorzugsweise fällt hierbei eine Achse der Fläche, insbesondere die Symmetrieachse des Zylinders, Kegels bzw. Kegelstumpfes, mit der Flechtachse der Rotationsflechtmaschine zusammen. Vorzugsweise ist die wenigstens eine geschlossene Führungsbahn kreisförmig und in einer zur Flechtachse senkrechten Ebene angeordnet. Dabei kann die Oberfläche der Führungsbahn jedoch - beispielsweise entsprechend der Form der Fläche - einen von Null verschiedenen Winkel mit dieser Ebene einschließen.
  • Die konvexe Fläche ist vorzugsweise die Außenfläche eines entsprechenden Körpers, insbesondere eines Zylinders, Kegels bzw. Kegelstumpfes.
  • Bevorzugt können sich die ersten Spulenträger auch auf einer von den ersten Spulenträgern aus gesehen konkaven, insbesondere zylindrischen, kegel- oder kegelstumpfförmigen, Fläche bewegen, wobei die weiteren Ausgestaltungen dieser Ausführung den oben für eine konvexe Fläche beschriebenen entsprechen.
  • Die konkave Fläche ist vorzugsweise die Innenfläche eines entsprechenden Körpers, insbesondere eines hohlen Zylinders, Kegels bzw. Kegelstumpfes.
  • Beide genannten Anordnungen für die Bewegungen der ersten Spulenträger, insbesondere auf einer kegel- oder kegelstumpfförmigen Fläche, haben den Vorteil, dass die ersten Spulenträger dadurch in dem gleichen Winkel gegenüber der Flechtachse angeordnet ist, in dem auch die ersten Drähte auf die Flechtachse auftreffen sollen. Eine weitere Umlenkung der ersten Drähte wird dadurch überflüssig.
  • Der Antrieb der zweiten Spulenträger ist vorzugsweise genauso realisiert wie bei der oben beschriebenen herkömmlichen Rotationsflechtmaschine, nämlich durch eine starre Verbindung zwischen den zweiten Spulenträgern und der umlaufenden Führungsbahn.
  • Die ersten Spulenträger können dagegen nicht mit weiteren Maschinenteilen starr verbunden werden, um von diesen angetrieben zu werden, da diese starre Verbindung mit den zweiten Drähten bei einer vollständigen Bewegung eines zweiten Drahtes um einen ersten Spulenträger herum kollidieren würde.
  • Auch der Antrieb der ersten Spulenträger ist vorzugsweise genauso realisiert wie bei einer herkömmlichen Rotationsflechtmaschine, nämlich durch sich berührende Maschinenelemente.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Drehbewegung wenigstens einen ersten Spulenträgers um die Flechtachse durch außerhalb des wenigstens einen ersten Spulenträgers angeordnete Antriebsmittel berührungslos erzeugt wird.
  • Bevorzugt weisen hierfür sowohl die Antriebsmittel als auch der wenigstens eine erste Spulenträger jeweils wenigstens einen Magneten, insbesondere einen Permanentmagneten oder einen Elektromagneten, auf. Der Antrieb des wenigstens einen ersten Spulenträgers erfolgt dann durch eine magnetische, berührungslose Kopplung zwischen dem Magneten in den Antriebsmitteln und dem Magneten in dem ersten Spulenträger über einen Luftspalt hinweg. Durch diesen Luftspalt kann dann der zweite Draht geführt werden, wenn er sich um den ersten Spulenträger herumbewegt.
  • Der genannte Luftspalt zwischen der Fläche, in der die Führungsbahn verläuft, und dem wenigstens einen ersten Spulenträger entsteht in diesem Fall vorzugsweise dadurch, dass das wenigstens eine Zahnrad des ersten Spulenträgers einen größeren Durchmesser hat als die restlichen in dem Spulenträger angeordneten Komponenten oder auch als ein etwaiges Gehäuse des ersten Spulenträgers, wodurch diese Komponenten bzw. dieses Gehäuse von der Fläche, auf der die Führungsbahn angeordnet ist und auf der sich das Zahnrad bewegt, beabstandet ist, wobei sich das Zahnrad auf der Führungsbahn abstützt.
  • Denkbar ist jedoch auch, einen solchen Luftspalt zwischen dem ersten Spulenträger und der Fläche der Führungsbahn auf andere Weise als durch Abstützung des Zahnrades auf der Führungsbahn zu erreichen. Beispielsweise könnte der erste Spulenträger durch sich abstoßende, in dem ersten Spulenträger und unter der Fläche der Führungsbahn angeordnete Magnete, d. h. durch einen Magnetschwebeeffekt, oder durch aus der Fläche der Führungsbahn ausströmende Luft, d. h. durch einen Luftkisseneffekt, in der Schwebe gehalten und dadurch von der Fläche der Führungsbahn beabstandet werden. Dann ließe sich auf das Zahnrad am ersten Spulenträger, auf den Zahnkranz an der Führungsbahn und auf die entsprechenden Vertiefungen in der Führungsbahn zur Durchführung des zweiten Drahtes ganz verzichten. In diesem Fall würde der erste Spulenträger die Fläche der Führungsbahn an keiner Stelle berühren.
  • Für die oben genannte Ausführungsform, bei der die Drehbewegung des wenigstens einen ersten Spulenträgers um die Flechtachse durch Magneten sowohl in den Antriebsmitteln als auch in dem ersten Spulenträger erzeugt wird, sind verschiedene Varianten möglich:
    • Bevorzugt weisen die Antriebsmittel eine Vielzahl von feststehenden, auf einer geschlossenen Bahn um die Flechtachse herum angeordneten Elektromagneten auf, in welchen ein umlaufendes Magnetfeld erzeugbar ist, welches den wenigstens einen ersten Spulenträger durch magnetische Kopplung mitnimmt und in die Drehbewegung um die Flechtachse versetzt. Der Antrieb des wenigstens einen ersten Spulenträgers erfolgt damit ähnlich wie bei einem Linearmotor mit einem ringförmigen Fahrweg oder auch ähnlich wie bei einer Synchronmaschine mit einem feststehenden, eine Vielzahl von Wicklungen aufweisenden Stator. Bei dieser Anordnung weisen die Antriebsmittel keinerlei bewegte Teile auf, wodurch die Antriebsmittel weitgehend wartungsfrei sind.
  • Bevorzugt können die Antriebsmittel jedoch auch wenigstens einen Magneten, insbesondere einen Permanent- oder Elektromagneten, aufweisen, der sich auf einer geschlossenen Bahn um die Flechtachse herumbewegen kann, wodurch ein umlaufendes Magnetfeld erzeugbar ist, welches den wenigstens einen ersten Spulenträger durch magnetische Kopplung mitnimmt und in die Drehbewegung um die Flechtachse versetzt. Der wenigstens eine Magnet in den Antriebsmitteln ist vorzugsweise auf einem drehbaren Läufer angeordnet und erzeugt ein läuferfestes Feld, welches sich mit dem Läufer mitdreht und dabei die gewünschte magnetische Kopplung mit dem wenigstens einen ersten Spulenträger bewirkt.
  • In einer weiteren bevorzugten Variante dieser Ausführungsform sind wenigstens ein Magnet in den Antriebsmitteln und wenigstens ein Magnet in dem wenigstens einen ersten Spulenträger dazu eingerichtet, den wenigstens einen ersten Spulenträger an einer axialen Verschiebung in wenigstens eine Richtung zu hindern. Dazu sind die beteiligten Magnete vorzugsweise derart angeordnet, dass bei einer Verschiebung des ersten Spulenträgers in axialer Richtung magnetische Rückstellkräfte ebenfalls in axialer Richtung erzeugt werden, die eine Rückführung des ersten Spulenträgers in seine, beispielsweise bezüglich der Führungsbahn zentrierte, Ausgangsposition bewirken. Diese Variante kann eine Alternative zu der oben genannten, vorzugsweise scheibenförmigen Vorrichtung im Bereich des Zahnrads darstellen, welche ebenfalls den ersten Spulenträger an einer axialen Verschiebung in wenigstens eine Richtung hindern soll.
  • In dieser Variante sind die Magneten zur Verhinderung einer axialen Verschiebung des wenigstens einen ersten Spulenträgers vorzugsweise zumindest teilweise identisch mit den Magneten, die zum Antrieb des wenigstens einen ersten Spulenträgers dienen. Dadurch werden zusätzliche Magneten und somit Herstellungskosten eingespart. Es können jedoch zur Verhinderung einer axialen Verschiebung bzw. zum Antrieb des wenigstens einen ersten Spulenträgers auch verschiedene Magneten vorgesehen sein.
  • Alternativ zur Anordnung von Magneten sowohl in den Antriebsmitteln als auch in dem wenigstens einen ersten Spulenträger kann die Drehbewegung des wenigstens einen ersten Spulenträgers um die Flechtachse jedoch auch durch innerhalb des ersten Spulenträgers angeordnete Antriebsmittel, insbesondere durch wenigstens einen Elektromotor, erzeugt werden. In diesem Fall bewegen sich die ersten Spulenträger "autonom" auf der Führungsbahn, d. h. ohne die Einwirkung von Antriebskräften von außen. Die zum Betrieb des Elektromotors benötigte Energie kann beispielsweise durch eine ebenfalls innerhalb des ersten Spulenträgers angeordnete, vorzugsweise aufladbare Batterie zur Verfügung gestellt werden. Die Aufladung bzw. der Austausch der Batterie kann dann zeitgleich mit dem Austausch einer leeren gegen eine volle erste Spule in dem ersten Spulenträger erfolgen, wenn die Rotationsflechtmaschine ohnehin stillstehen muss.
  • Alternativ kann die zum Betrieb des Elektromotors benötigte Energie jedoch auch berührungslos, vorzugsweise induktiv, von einer feststehenden Energieversorgungseinheit auf den wenigstens einen ersten Spulenträger übertragen werden, vorzugsweise zur direkten Versorgung des Elektromotors oder zur Aufladung einer innerhalb des ersten Spulenträgers angeordneten aufladbaren Batterie.
  • Gleichfalls kann die Steuerung des Elektromotors in dem wenigstens einen ersten Spulenträger drahtlos, vorzugsweise durch Nahfeldkommunikation oder durch eine Funkverbindung, von einer feststehenden Steuereinheit aus erfolgen. Auf diese Weise ist eine einfache gemeinsame Steuerung der Bewegung aller ersten Spulenträger und damit insbesondere eine Synchronisierung von deren Geschwindigkeiten, möglich.
  • Weiterhin sieht die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtmaschine vor, bei dem sich die ersten Spulenträger beim Flechten um die Flechtachse drehen und die zweiten Spulenträger eine Relativbewegung gegenüber den ersten Spulenträgern ausführen, wobei weiterhin wenigstens ein erster Spulenträger so angeordnet ist, dass sich wenigstens ein zweiter Draht vollständig um den wenigstens einen ersten Spulenträger herumbewegen kann, und wobei zumindest die ersten Spulenträger entlang wenigstens einer geschlossenen Führungsbahn geführt werden, wobei sich der wenigstens eine zweite Draht um den wenigstens einen ersten Spulenträger herumbewegt, das Zahnrad des wenigstens einen ersten Spulenträgers mit dem Zahnkranz kämmt und dabei ständig mit dem Zahnkranz im Eingriff ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten, teilweise schematischen Zeichnungen. Dabei zeigen:
    • Fig. 1:
    eine perspektivische Darstellung von schräg oben einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtmaschine;
    Fig. 2:
    einen vertikalen Schnitt durch die Rotationsflechtmaschine in der Ausführungsform gemäß Fig. 1;
    Fig. 3:
    eine Detaildarstellung von Fig. 2 mit einem vertikalen Schnitt durch einen ersten Spulenträger;
    Fig. 4:
    eine Antriebsanordnung für einen ersten Spulenträger mit Darstellung der Verzahnung in einer Ausführung als Außenläufer;
    Fig. 5:
    eine Antriebsanordnung für einen ersten Spulenträger mit Darstellung der beteiligten Magnete in einer Ausführung als Innenläufer;
    Fig. 6:
    einen vertikalen Schnitt wie in Fig. 3 mit einer magnetischen Haltevorrichtung in axialer Richtung für den ersten Spulenträger.
  • Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtmaschine 1 in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben bzw. in einem vertikalen Schnitt durch die Symmetrieachse der Rotationsflechtmaschine 1, welche der Flechtachse 14 entspricht. Man beachte, dass aus Gründen der Übersichtlichkeit verschiedene Teile der Maschine, insbesondere solche, die zur Befestigung von anderen Teilen dienen, nicht dargestellt sind.
  • Die im Wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaute Rotationsflechtmaschine 1 wird in vertikaler Richtung von einer Trägerwelle 2 gestützt, welche zur Flechtachse 14 koaxial ist und welche ihrerseits am unteren Ende stirnseitig auf einem (nicht dargestellten) Fundament gelagert ist. An der Trägerwelle 2 ist starr ein Drehgestell 3 befestigt, welches über die Trägerwelle 2 in Drehung versetzt werden kann. Der rotatorische Antrieb der Trägerwelle 2 und damit des Drehgestells 3 erfolgt über einen Zahnkranz 20 am unteren Ende der Trägerwelle 2.
  • Das Drehgestell 3 hat im Wesentlichen die geometrische Form eines vertikal angeordneten, sich nach oben hin verjüngende Kegelstumpfes. Am inneren, oberen Rand und am äußeren, unteren Rand der konischen Außenfläche dieses Kegelstumpfes sind zwei umlaufende Führungsbahnen in Form eines inneren Zahnkranzes 6 und eines äußeren Zahnkranzes 7 angebracht, deren Zähne senkrecht zur Oberfläche des Kegelstumpfes nach außen abstehen.
  • Unterhalb des Drehgestells 3 sind umlaufend und in gleichen Abständen acht zweite Spulenträger 5 an dem Drehgestell 3 befestigt (teilweise verdeckt, Befestigung am Drehgestell 3 nicht dargestellt). Die zweiten Spulenträger 5 drehen sich somit in gleicher Richtung und mit gleicher Geschwindigkeit wie das Drehgestell 3. Auf jedem zweiten Spulenträger 5 ist eine zweite Spule 51 gelagert, deren Achse horizontal verläuft und auf die ein zweiter Draht 11 aufgewickelt ist.
  • Auf der konischen Außenfläche des Drehgestells 3 sind ebenfalls umlaufend und in gleichen Abständen acht erste Spulenträger 4 angeordnet, deren Achsen radial nach außen und etwa im gleichen Winkel wie die konische Oberfläche des Drehgestells 3 nach unten zeigen. Die ersten Spulenträger 4 haben keinerlei feste Verbindung zu den übrigen Teilen der Rotationsflechtmaschine 1, insbesondere nicht zum Drehgestell 3.
  • Jeder erste Spulenträger 4 weist an seinem inneren Rand ein tangential angeordnetes inneres Zahnrad 41 mit sieben Zähnen und an seinem äußeren Rand ein dazu koaxial, ebenfalls tangential angeordnetes äußeres Zahnrad 42 mit 18 Zähnen auf. Selbstverständlich sind auch andere Zähnezahlen und/oder Lagen der Zahnräder 41, 42 relativ zu dem ersten Spulenträger 4 möglich. Die Achsen der beiden Zahnräder 41, 42 sind in den Seitenwänden eines im Längsschnitt U-förmigen Gehäuses 44 gelagert. Im Inneren des Gehäuses 44 ist eine erste Spule 43 gelagert, deren Achse horizontal und damit senkrecht zu den Achsen der Zahnräder 41, 42 verläuft. Auch hier sind selbstverständlich andere Lagen der ersten Spule 43 relativ zu den Komponenten des ersten Spulenträgers 4 möglich. Auf die erste Spule 43 ist ein erster Draht 10 aufgewickelt. Der erste Draht 10 wird innerhalb des ersten Spulenträgers 4 über verschiedene Umlenkrollen 45 geführt und tritt dann durch eine stirnseitige Bohrung im Gehäuse 44 sowie durch eine axiale Bohrung im inneren Zahnrad 41 aus dem ersten Spulenträger 4 aus.
  • Das innere Zahnrad 41 wälzt hierbei auf dem inneren Zahnkranz 6 und das äußere Zahnrad 42 auf dem äußeren Zahnkranz 7 ab.
  • Sowohl die ersten Drähte 10 als auch die zweiten Drähte 11 werden annähernd parallel zur konischen Außenfläche des Drehgestells 3 nach oben zu einem Flechtkopf 8 geführt, an dessen unterem Ende sich der auf der Flechtachse liegende Flechtpunkt 9 befindet, an dem die Verflechtung der ersten Drähte 10 mit den zweiten Drähten 11 bzw. das Umflechten beispielsweise eines Schlauches erfolgt, der der Rotationsflechtmaschine 1 von einer Spule (nicht dargestellt) von unten zugeführt wird. Das Geflecht bzw. der umflochtene Schlauch wird durch den Flechtkopf 8 nach oben geleitet, durch eine Abzugsscheibe (nicht dargestellt) von der Rotationsflechtmaschine 1 abgezogen und auf eine Spule (ebenfalls nicht dargestellt) aufgewickelt.
  • Damit die zweiten Drähte 11 sich um die ersten Spulenträger 4 herumbewegen können, wird jeder zweite Draht 11 nach dem Abwickeln von der zweiten Spule 51 über einen nach oben und unten beweglichen Fadenhebel 12 geleitet und an dessen Ende durch eine Umlenkrolle 13 in Richtung des Flechtkopfes 8 geführt. In der höchsten Stellung des Fadenhebels 12 können sich die ersten Spulenträger 4 unter dem zweiten Draht 11 hindurchbewegen. In der untersten Stellung des Fadenhebels 12 kann der zweite Draht 11 in eine Vertiefung 71 in einer Zahnlücke des äußeren Zahnkranzes 7 und in eine entsprechende Vertiefung 61 in einer Zahnlücke des inneren Zahnkranzes 6 eintauchen, welche für jeden zweiten Draht 11 an jeweils auf demselben Radius des Drehgestells 3 liegenden Stellen auf dem Umfang der beiden Zahnkränze angebracht sind. Sobald der zweite Draht 11 in zwei Vertiefungen 61, 71 eingetaucht ist, können sich die ersten Spulenträger 4 über den zweiten Draht 11 hinwegbewegen, ohne diesen zu berühren. Durch diesen Bewegungsablauf erfolgt die Überkreuzung der ersten Drähte 10 mit den zweiten Drähten 11, welche die Voraussetzung für die Bildung eines Geflechtes am Flechtkopf 8 darstellt.
  • Der Antrieb der ersten Spulenträger 4 erfolgt auf elektromagnetische Weise. Dazu ist zwischen den beiden Zahnkränzen 6 und 7 des Drehgestells 3 ein ebenfalls um die Flechtachse 14 drehbarer Läufer 22 angeordnet, auf welchem in radial nach außen, unten weisende Richtung eine Vielzahl von Magneten, vorzugsweise Permanentmagneten oder Elektromagneten 16, angebracht ist.
  • Der Läufer 22 ist durch Kugellager 18 außen auf der Trägerwelle 2 gelagert und über eine zur Flechtachse koaxiale, ebenfalls außen auf der Trägerwelle 2 durch Kugellager 18 gelagerte Antriebswelle 23 mit einem Zahnkranz 19 verbunden, welcher dem Zahnkranz 20 parallel gegenüberliegt und diesem zugewandt ist.
  • Da der Läufer 22 zwischen den Zahnkränzen 6 und 7 und damit innerhalb des Drehgestells 3 angeordnet ist und somit nicht starr mit der Antriebswelle 23 verbunden werden kann, da diese sonst das Drehgestell 3 durchdringen müsste, erfolgt die Kopplung des Läufers 22 mit der Antriebswelle 23 berührungslos durch Paare von Permanentmagneten 24, die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten einer Halterung 25 für das Drehgestell 3 angeordnet sind. Für den Antrieb des Läufers 22 sind jedoch auch andere Lösungen mit weiteren üblichen Maschinenelementen möglich.
  • Zwischen dem Zahnkranz 20 zum Antrieb des Drehgestells 3 und dem Zahnkranz 19 zum Antrieb des Läufers 22 ist ein ortsfestes Zahnrad 21 angeordnet, welches mit beiden Zahnkränzen 19, 20 kämmt und durch einen Elektromotor und ein Getriebe (beide nicht dargestellt) angetrieben wird. Dadurch werden das Drehgestell 3 und der Läufer 22 mit der gleichen Drehzahl, aber in entgegengesetzter Richtung angetrieben.
  • In den Fig. 3 bis 5 ist alternativ zum Antrieb der ersten Spulenträger 4 durch einen Läufer 22 ein Antrieb durch feststehende Elektromagneten 16 im Sinne eines Linearmotors dargestellt.
  • In Fig. 3 ist zunächst ein erster Spulenträger 4 sowie seine Lagerung auf dem Drehgestell 3 in einer vergrößerten Schnittdarstellung gezeigt. Zu erkennen ist, dass durch die Abstützung des inneren Zahnrades 41 auf dem inneren Zahnkranz 6 und des äußeren Zahnrades 42 auf dem äußeren Zahnkranz 7 zwischen dem Gehäuse 44 des ersten Spulenträgers 4 und dem Drehgestell 3 ein Luftspalt 17 (im Ausführungsbeispiel mit einer Höhe von ca. 2 mm) entsteht, durch welchen der zweite Draht 11, wie oben beschrieben, geführt werden kann.
  • Im Boden des Gehäuses 44 ist ein scheibenförmiger Permanentmagnet 15 eingelassen, dessen Nordpol N und dessen Südpol S senkrecht zur konischen Oberfläche des Drehgestells 3 ausgerichtet sind. Unter der Oberfläche des Drehgestells 3 sind umlaufend auf dem Umfang in gleichmäßigen Abständen Elektromagneten 16 angeordnet.
  • Die Darstellung des Permanentmagneten 15 und des Elektromagneten 16 in Fig. 3 ist nur schematisch zu verstehen. Insbesondere statt des Permanentmagneten 15 können auch Magnetsysteme mit hart- und weichmagnetischen Abschnitten und/oder mit einer größeren Ausdehnung in axialer Richtung des ersten Spulenträgers 4 als in Fig. 3 dargestellt verwendet werden.
  • Die Elektromagneten 16 bilden den Fahrweg eines Linearmotors, der sämtliche ersten Spulenträger 4 als Schlitten gleichzeitig in die Drehbewegung versetzt. Hierzu wird durch entsprechende Bestromung der Elektromagneten 16 ein umlaufendes Magnetfeld in dem Drehgestell 3 erzeugt, welches die ersten Spulenträger 4 durch magnetische Kopplung mitnimmt. Das umlaufende Magnetfeld bewegt sich entgegengesetzt zur Drehrichtung des Drehgestells 3 fort. Dadurch drehen sich die ersten Spulenträger 4 und die zweiten Spulenträger 5 und somit auch die ersten Drähte 10 und die zweiten Drähte 11 gegenläufig mit der gleichen Drehzahl gegenüber dem Flechtkopf 8, wodurch sich eine gleichmäßige und symmetrische Geflechtbildung am Flechtkopf 8 ergibt. Durch den Antrieb sämtlicher ersten Spulenträger 4 durch einen gemeinsamen Linearmotor ist weiterhin sichergestellt, dass alle ersten Spulenträger 4 mit der gleichen Drehzahl angetrieben werden.
  • Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Abrollbewegung eines äußeren Zahnrads 42 eines ersten Spulenträgers 4 auf dem äußeren Zahnkranz 7, wobei sich annähernd die gleiche Darstellung für ein inneres Zahnrad 41 und den inneren Zahnkranz 6 ergäbe. Die Flugbahn des zweiten Drahtes 11 oben bzw. unten um den ersten Spulenträger 4 und damit um das äußere Zahnrad 42 herum ist ebenfalls schematisch durch zwei strichpunktierte Linien angedeutet. Zu sehen sind auch wiederum die periodisch angeordneten Vertiefungen 71 in einzelnen Zahnlücken des äußeren Zahnkranzes 7, in die der zweite Draht 11 eintauchen kann.
  • Im Inneren des Drehgestells 3 sind sechs Elektromagnet-Wicklungen 16 zu sehen, die einen Ausschnitt aus dem Fahrweg des Linearmotors zum Antrieb der ersten Spulenträger 4 bilden. Aufgrund der Anordnung des äußeren Zahnkranzes 7 auf der konischen Außenfläche des Drehgestells 3 ist der Linearmotor als Außenläufermotor ausgebildet.
  • In Fig. 5 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, welche nicht der Ausführung gemäß den Fig. 1 bis 4 entspricht. Hierbei hat das Drehgestell 3 die Form eines hohlen, vertikal angeordneten Zylinderstumpfes, welcher sich nach oben hin verjüngt. Die Zu- und Abführung des zu umflechtenden Materials bzw. des hergestellten Geflechts erfolgt von unten nach oben. Die ersten Spulenträger 4 sind in diesem Fall nach innen, unten geneigt auf der inneren, konischen Oberfläche des Drehgestells 3 angeordnet. Dadurch ist der Linearmotor als Innenläufermotor ausgebildet.
  • In Fig. 5 ist insbesondere das Detail der Anordnung der Magnete im ersten Spulenträger 4 und im Fahrweg des Linearmotors im Drehgestell 3 dargestellt. Unter der Oberfläche des Drehgestells 3 ist umlaufend eine Vielzahl von Rippen angeordnet, welche einzeln mit Leiterdrähten umwickelt sind, um Spulen mit langgestrecktem Querschnitt zu bilden. In dem ersten Spulenträger 4 (hier nur gestrichtelt durch seinen Umfang dargestellt) ist an seinem dem Drehgestell 3 gegenüberliegenden Rand eine permanentmagnetische Anordnung angebracht, welche in diesem Fall hufeisenförmig ausgebildet ist. Für die magnetische Kopplung zwischen dem ersten Spulenträger 4 und den Elektromagneten 16 im Drehgestell 3 stehen sich daher nicht nur, wie in Fig. 3, ein Paar von magnetischen Polen, sondern zwei solche Paare gegenüber, wodurch sich wesentlich stärkere magnetische Anziehungskräfte ergeben. Der kompakte, geschlossene Verlauf der Feldlinien der entstehenden magnetischen Kopplung ist in Fig. 5 ebenfalls angedeutet. Zwischen dem Permanentmagneten 15 und dem Drehgestell 3 ist wiederum ein Luftspalt 17 gebildet, durch welchen die zweiten Drähte 11 geführt werden können.
  • In Fig. 6 schließlich ist eine magnetische Haltevorrichtung dargestellt, mittels derer ein erster Spulenträger 4 gegen Abrutschen nach außen, unten bzw. nach innen, unten gesichert werden kann.
  • Die magnetische Haltevorrichtung wird gebildet durch zwei identisch aufgebaute, hufeisenförmige Anordnungen aus Permanentmagneten 15 im ersten Spulenträger 4 bzw. unter der Oberfläche des Drehgestells 3, welche jeweils für sich der hufeisenförmigen Magnetanordnung aus Fig. 5 entsprechen und welche miteinander magnetisch gekoppelt sind.
  • Damit die beiden hufeisenförmigen magnetischen Anordnungen stets gegenüberliegend ausgerichtet sind und somit ihre Haltefunktion erfüllen können, ist es vorteilhaft, dass sich die im Drehgestell 3 angeordnete magnetische Anordnung synchron mit dem ersten Spulenträger 4 mitdreht. Dies lässt sich am leichtesten realisieren, wenn die Magneten im Drehgestell 3 keinen feststehenden Fahrweg eines Linearmotors bilden, sondern auf einem sich drehenden Läufer 22 wie in Fig. 1 und 2 angeordnet sind. Da die Magnete im Drehgestell 3 in diesem Fall nicht periodisch ein- und ausgeschaltet werden müssen, können hierfür wieder Permanentmagnete 15 verwendet werden. Die in Fig. 6 dargestellte, auf einem drehbaren Läufer 22 angeordnete magnetische Anordnung aus Permanentmagneten 15 übernimmt dann gleichzeitig die Funktion des Rotationsantriebs für den ersten Spulenträger 4 und die Haltefunktion gegen ein Abrutschen des ersten Spulenträgers 4, wodurch sich eine besonders einfache Konstruktion ergibt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Rotationsflechtmaschine
    2
    Trägerwelle
    3
    Drehgestell
    4
    Erster Spulenträger
    41 Inneres Zahnrad
    42 Äußeres Zahnrad
    43 Erste Spule
    44 Gehäuse
    45 Umlenkrolle
    5
    Zweiter Spulenträger
    51 Zweite Spule
    6
    Innerer Zahnkranz
    61 Vertiefung in der Zahnlücke
    7
    Äußerer Zahnkranz
    71 Vertiefung in der Zahnlücke
    8
    Flechtkopf
    9
    Flechtpunkt
    10
    Erster Draht
    11
    Zweiter Draht
    12
    Fadenhebel
    13
    Umlenkrolle am Fadenhebel
    14
    Flechtachse
    15
    Permanentmagnet
    16
    Elektromagnet
    17
    Luftspalt
    18
    Kugellager
    19
    Zahnkranz zum Antrieb des Läufers
    20
    Zahnkranz zum Antrieb des Drehgestells
    21
    Zahnrad zwischen den Antriebszahnkränzen
    22
    Läufer
    23
    Antriebswelle des Läufers
    24
    Permanentmagneten zum Antrieb des Läufers
    25
    Halterung für das Drehgestell

Claims (13)

  1. Rotationsflechtmaschine (1) mit einer Flechtachse (14) zum Verflechten von strangförmigem Material, insbesondere Draht, Kohlenstofffasern oder Textilfasern, zu Geflechten,
    aufweisend eine Mehrzahl von ersten Spulenträgern (4), welche sich um die Flechtachse (14) drehen können, und eine Mehrzahl von zweiten Spulenträgern (5), welche eine Relativbewegung gegenüber den ersten Spulenträgern (4) ausführen können,
    wobei jeder erste Spulenträger (4) eine erste Spule (43) aufweist und einen ersten Strang (10) bereitstellt und jeder zweite Spulenträger (5) eine zweite Spule (51) aufweist und einen zweiten Strang (11) bereitstellt und die Rotationsflechtmaschine (1) eingerichtet ist, die ersten und zweiten Stränge (10, 11) miteinander zu verflechten,
    wobei weiterhin wenigstens ein erster Spulenträger (4) so angeordnet ist, dass sich wenigstens ein zweiter Strang (11) vollständig um den wenigstens einen ersten Spulenträger (4) herumbewegen kann, und wobei zumindest die ersten Spulenträger (4) entlang wenigstens einer geschlossenen, um die Flechtachse (14) umlaufenden Führungsbahn geführt werden können,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Oberfläche der wenigstens einen geschlossenen Führungsbahn als Zahnkranz (6, 7) ausgebildet ist und dass an dem wenigstens einen ersten Spulenträger (4) wenigstens ein Zahnrad (41, 42) drehbar angebracht ist, welches mit dem Zahnkranz (6, 7) kämmt und ständig, insbesondere auch während einer Bewegung des wenigstens einen zweiten Stranges (11) um den wenigstens einen ersten Spulenträger (4) herum, mit dem Zahnkranz (6, 7) im Eingriff ist.
  2. Rotationsflechtmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der wenigstens einen geschlossenen Führungsbahn wenigstens eine im Wesentlichen quer zur Erstreckungsrichtung der Führungsbahn verlaufende, durchgehende Vertiefung (71) aufweist, welche tiefer als die Zahnlücken des Zahnkranzes (6, 7) ist und dass der wenigstens eine zweite Strang (11) während einer Bewegung des wenigstens einen zweiten Stranges (11) um den wenigstens einen ersten Spulenträger (4) herum zeitweilig in die wenigstens eine Vertiefung (71) eintaucht.
  3. Rotationsflechtmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem wenigstens einen ersten Spulenträger (4) im Bereich des Zahnrads (41, 42) eine Vorrichtung angebracht ist, welche den ersten Spulenträger (4) an einer axialen Verschiebung in wenigstens eine Richtung hindert.
  4. Rotationsflechtmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem wenigstens einen ersten Spulenträger (4) zwei Zahnräder (41, 42) an gegenüberliegenden Enden des ersten Spulenträgers (4) koaxial oder nahezu koaxial zueinander drehbar angebracht sind.
  5. Rotationsflechtmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Spulenträger (4) sich auf einer von den ersten Spulenträgern (4) aus gesehen konvexen, insbesondere zylindrischen, kegel- oder kegelstumpfförmigen, Fläche bewegen.
  6. Rotationsflechtmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Spulenträger (4) sich auf einer von den ersten Spulenträgern (4) aus gesehen konkaven, insbesondere zylindrischen, kegel- oder kegelstumpfförmigen, Fläche bewegen.
  7. Rotationsflechtmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegung wenigstens eines ersten Spulenträgers (4) um die Flechtachse (14) durch außerhalb des wenigstens einen ersten Spulenträgers (4) angeordnete Antriebsmittel berührungslos erzeugt wird.
  8. Rotationsflechtmaschine (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Antriebsmittel als auch der wenigstens eine erste Spulenträger (4) jeweils wenigstens einen Magneten, insbesondere einen Permanentmagneten (15) oder einen Elektromagneten (16), aufweisen.
  9. Rotationsflechtmaschine (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel eine Vielzahl von feststehenden, auf einer geschlossenen Bahn um die Flechtachse (14) herum angeordneten Elektromagneten (16) aufweisen, in welchen ein umlaufendes Magnetfeld erzeugbar ist, welches den wenigstens einen ersten Spulenträger (4) durch magnetische Kopplung mitnimmt und in die Drehbewegung um die Flechtachse (14) versetzt.
  10. Rotationsflechtmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel wenigstens einen Magneten, insbesondere einen Permanentmagneten (15) oder einen Elektromagneten (16), aufweisen, der sich auf einer geschlossenen Bahn um die Flechtachse (14) herumbewegen kann, wodurch ein umlaufendes Magnetfeld erzeugbar ist, welches den wenigstens einen ersten Spulenträger (4) durch magnetische Kopplung mitnimmt und in die Drehbewegung um die Flechtachse (14) versetzt.
  11. Rotationsflechtmaschine (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Magnet (15) in den Antriebsmitteln und wenigstens ein Magnet (15) in dem wenigstens einen ersten Spulenträger (4) dazu eingerichtet sind, den wenigstens einen ersten Spulenträger (4) an einer axialen Verschiebung in wenigstens eine Richtung zu hindern.
  12. Rotationsflechtmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegung des wenigstens einen ersten Spulenträgers (4) um die Flechtachse (14) durch innerhalb des ersten Spulenträgers (4) angeordnete Antriebsmittel, insbesondere durch wenigstens einen Elektromotor, erzeugt wird.
  13. Verfahren zum Betrieb einer Rotationsflechtmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei sich die ersten Spulenträger (4) beim Flechten um die Flechtachse (14) drehen und die zweiten Spulenträger (5) eine Relativbewegung gegenüber den ersten Spulenträgern (4) ausführen,
    wobei weiterhin wenigstens ein erster Spulenträger (4) so angeordnet ist, dass sich wenigstens ein zweiter Strang (11) vollständig um den wenigstens einen ersten Spulenträger (4) herumbewegen kann, und wobei zumindest die ersten Spulenträger (4) entlang wenigstens einer geschlossenen Führungsbahn geführt werden,
    wobei sich der wenigstens eine zweite Strang (11) um den wenigstens einen ersten Spulenträger (4) herumbewegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (41, 42) des wenigstens einen ersten Spulenträgers (4) mit dem Zahnkranz (6, 7) kämmt und dabei ständig mit dem Zahnkranz (6, 7) im Eingriff ist.
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